YS T119.8-2005氧化铝生产专用设备热平衡测定与计算方第8部分气态悬浮焙烧系统法.pdf

H9 2中华 人 民共和 国有 色金属行 业标准Y S / T 1 1 9 . 8 - 2 0 0 5 氧化铝生产专用设备热平衡测定与计算方法第 8 部分气态悬浮焙烧系统De t e r mi n a t i o n a nd c a l c u l a t i o n me t ho d o f h e a t b a l a nc eo f s p e c i a l e q u i p me n t s f o r a l u mi n a p r o d u c t i o n - P a r t 8 , G a s e i t y s u s p e n s i o n c a l c i n e s y s t e m2 0 0 5 - 0 5 - 1 8 发布2 0 0 5 - 1 2 - 0 1实施国家发展和改革委员会发 布YS / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 5目 吐吕 本部分为首次发布。 本部分为Y S / T 1 1 9 的第 8 部分。 本部分根据 目 前国内氧化铝行业的实际情况和发展趋势的要求， 制定了气态悬浮焙烧系统的热平衡测定与计算方法， 为准确量化气态悬浮焙烧系统的能耗水平以及不同类型焙烧设备之间进行能耗比较提供了依据和方法。 本部分由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。 本部分由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。 本部分由中国铝业股份有限公司河南分公司负责起草 本部分主要起草人: 李晓勇、 闻晋钢、 张虎、 马治强、 何静华、 罗梅、 毛永典、 邱建伟。YS / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 5氧化铝生产专用设备热平衡测定与计算方法第 8部分气态悬浮焙烧系统范 围本部分确定了氧化铝厂气态悬浮焙烧系统的热平衡测定与计算基准、 测定条件、 测定项目及计算方法。本部分适用于氧化铝厂以重油或煤气为燃料的氧化铝气态悬浮焙烧系统的热平衡测定和计算。规 范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件， 其随后所有的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本标准。 G B / T 4 7 6 煤的元素分析方法 G B / T 1 6 1 5 7 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法热平衡测定与计算基准3 . 1 基准温度采用 。 。3 . 2 基准压力采用 1 0 1 3 2 5 P a .3 . 3 燃料的发热量按应用基低( 位) 发热量计算。3 . 4 物料平衡与热平衡均以一吨成品氧化铝为基准计算单位。3 . 5 热平衡测定范围包括氢氧化铝喂料， 文丘里闪速干燥器， 多级旋风预热系统， 气态悬浮焙烧炉， 多级旋风冷却器， 二次流态化冷却器， 除尘和返灰系统， 热平衡计算范围只包括氢氧化铝喂料， 文丘里闪速干燥器， 多级旋风预热系统， 气态悬浮焙烧炉， 多级旋风冷却器， 返灰。4 设备状况及流程4 . 1 测试报告中设备状况的内容4 . 1 . 1 写明设备的新旧程度、 特点及存在问题、 建成投产或上次大修后投产 日 期4 . 1 . 2 生产及设备概况 生产及设备概况填写测试前三个月某月的平均值， 内容及报告格式见表 1 表 1 生产及设备概况表片 多 一补 一- 可 f7 :革 一 - 9as : P O l规 格 设 计 产 能 燃 料 种类 燃 料 单 耗氢氧化铝下料量 炉 产 能 单 位 热 耗k g / ht / ht / hk i 八Y S / T 1 1 9 . 8 - 2 0 0 54 . 2 设备工艺流程示意图及测试体系见图 1 e排 空1。1:se.ee:ee。一电收 尘料重 油! _主 侣 烧 器新 空 气冷 却水空气热 水氧 化 铝物 料_ _ _ _ _ _ _ _ 空气_ _ _ ，烟气注: 虚线框表示热平衡计算体系图 1 气态悬浮焙烧工艺流程图YS / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 55 热平衡测定条件5 . 1 被测试设备和工艺要求 气态悬浮焙烧炉测定应在设备投产或上次大修投产后的中期进行， 测定时期生产工艺必须稳定正常 。5 . 2 时间要求 测定应为一个连续工班， 测定次数不少于三个班次。5 . 3 测定用仪器仪表及计f器具的要求 测定用仪器仪表及计量器具的要求应在检定周期内。6 测定项目和方法以及报告格式测定项目和方法以及报告格式见表 2 ,表 2测定项目和方法项目符号单 位测 点 位 置测 定 仪 器 与 方 法测 定 频 率取 值 原 则测 定数 据大气温度T温度计压 力PPa大 气 压 力 计相 对 湿 度巾%大 气 湿 度 仪人炉氢氧化铝人炉湿氢氧化铝量M 1 .k g / h皮 带 秤计 量 处皮 带 秤 计 量8 小时累积数算术平均值取 样 实 测2 小时1次算术平均值 氢 氧 化 铝附 着 水 含 量W-%取 样 实 测2 小时 I次算术平均值氢 氧 化 铝结 晶 水 含 量wA H 1A H%氢氧化铝人炉温度t A H给 料 螺 旋水 银 温 度 计2 小时1次算 术 平 均 值成口口口氧化铝氧化铝出炉温度t 人 。氧 化 铝出料 管热 电 偶 测2 小时1次算术平均值取 样 实 测2 小时1次算 术 平 均 值成 品 氧 化 铝 灼 减W A O%成品氧化铝产量M六 。k g / h计 算流化冷却器氧 化 铝 出 冷 却 器( K01 , K 0 2 ) 温 度t A O冷 却 器 成 品氧 化 铝 出 口水 银 温 度 计2 小时1次算 术 平 均 值冷 却 水流 量U-k g / h冷 却 水 进 口 管 道流 量 计8 小时累积值算 术 平 均 值进 冷 却 器 温 度t sH 冷 却 水 进 口 管 道水 银 温 度 计2 小时 1次算术平均值出 冷 却 器 温 度t , 0冷 却 水 出 口 管 道水 银 温 度 计2 小时 1 次算 术 平 均 值空 气空 气 量V k soNtn / h空气进风管或 出风 管压 力 计 实 测 、 计算2 小时1次算 术 平 均 值进 冷 却 器 温 度t k 进 风 管 道水 银 温 度 计2 小时1次算术平均值出冷却器 温 度t k 出 风 管 道水 银 温 度 计2 小时 1次算 术 平 均 值YS / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 5表 2 ( 续 )项目符 号单 位测 点 位 置测定仪器 与 方 法测 定 频 率取 值 原 则测 定数 据雾化蒸汽燕 汽 耗 用 量M,k g / h与燃油混合 前管道燕汽流量计8小时累积数算术平均值蒸 汽 压 力P ,Pa与 燃 油 混 合 前管道蒸 汽 压 力 表2 小时 1 次算术平均值蒸 汽 温 度t ,与燃油混合 前 管 道测 温 仪 表2 小时 1 次算术平均值燃料燃料耗量M,k g / h燃料输送 管 道流量计累积8小时累积数算术平均值进炉燃料温度t ,靠近燃烧器进 口管 道测 温 仪 表2 小 时 1 次算术平均值燃 料 取 样燃 料 输 送 管 道装 人 密 闭容 器 内2小时 1 次燃油燃油应用基成分C 了写化学分析分析3个班样算术平均值H O N S 箩W A ，燃油应用基低( 位) 发 热 量Q l w 丫k J / k g化 学 分 析分析3个班样算术平均值煤气煤气湿基成分 CO Hz C Ha .民 Hm C O , NZ 昌 O Hz 05%化 学 分 析分析3个班样算术平均值煤气低( 位) 发 热 量嗽 wk l / m热 值 测 定测定3个班样算术平均值进人CO4的空气空 气 温 度t k 1空 气 分 布 器与流化冷却器 预 热 空 气汇合点之后水 银 温 度 计2小时 1 次算术平均值根据原始测定 数据计算风 速 值W k 1m/ 5风量工 作 状 态Vk 1m / h根据Wk 计算标 准 状 态u , 1Nm / h根据V k , 计算Y S / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 5表 2 ( 续)项目符 号单 位测 点 位 置测定仪器与方法测 定 频 率取值原则侧定数 据出级旋风预热筒废气废 气 温 度t ,第一级旋风预 热 筒 出 口至电收尘进口管道水 银 温 度 计2 小时 1 次算术平均值G B / T 1 6 1 5 7 或根据燃料燃烧理论与物料平衡计算废 气 量工作状态V 扩m / h标 准 状 态V , .N m / h气体分析仪2 小时 1 次算术平均值干 烟 气 成 分C 叹 贾O l gN 9以 ) 9H召 认C HI %G B / T 1 6 1 5 7每 班 2次算术平均值含 湿 量X-%含 尘浓 度干气C .g / N m第一级旋风预热筒出口至 电 收 尘 进G B / T 1 6 1 5 72小时 1 次算术平均值G B / T 1 6 1 5 72小时 1 次算术平均值湿 气Cg / N m水 银 温 度 计2小时 1 次算 术 平 均 值炉灰温度t 几炉 灰 量Mk g / h口 管 道根据C . , 和V i a 计算算术平均值电收尘吹灰风量风 温tk o气体螺旋泵 至 二 级旋风冷却筒 的 管 道水 银 温 度 计2小时 1 次算术平均值风 速W卜 2m/ s气体螺旋泵 至 二 级旋 风 冷 却筒的管道计算2小时 1 次算术平均值风 量工作状态V k m / h根据 W、 2 计算标 准状 态Vk 2 oN. / h根据 V 、 “ 计算电收尘返灰返灰温度亡气体螺旋至二级 旋 风 冷却筒的管道水 银 温 度 计2小时 1 次算术平均值返 灰 灰 量Mnk g / h电收尘进、 出口含尘浓度计算炉子表面散热炉子各部分平均 表 面 热 流9 , k 1 /( M 2 h )炉 子 各 部 分热流仪每班 2次算术平均值炉 子 各 部 分表 面 散 热 量Q uk J / hQ =名q , F总散热损失Qk J / hYS / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 5表 2 ( 续 )项目符 号单位测 点 位 置测定仪器与 方 法测 定 频 率取值原则侧 定数 据烟囱排放废气废 气 温 度T%电 收 尘 出 口至烟囱管道水银温度计2小时 1 次算术平均值气 体 分 析 仪2小时 1 次算术平均值干烟气成分C O Q .O, CO 0HZ “C H “NZ 日GB / T 1 6 1 5 7每 班 2次算术平均值含 湿 量X,GB / T 1 6 1 5 72小 时 1 次算术平均值含 尘浓 度干 气Cpg / N mGB / T 1 6 1 5 72小时 1 次算术平均值湿 气C ,g / N m根据V , 0 和气体 成分计算算术平均值风 量标 准状 态V ,“Nm / h水银温度计每 班 2次算术平均值排 灰炉灰温度L e e根据C ., 和V II , 计算算术平均值炉 灰 量M, ,k g / h7 物料平衡计算以及报告格式7 . 1 物料平衡计算表以及报告格式见表3 表 3 物料平衡计算表序 号项目符 号单位依 据 或 算 式数值物料收人1燃 料 量M,k g 八M, =从 / M10式中: 从 每小时燃料耗量， k g 厂 卜 ; MA O 一一每小时成品氧化铝产量, t / h2干氢氧化铝量Mzk g / t从 二 MA ( 1 一W A N 八 0 0 ) / MA a式中: WA . 一一氢氧化铝附着水质量分数， %.3氢氧化铝附着水量M,k g 八从 = M* 。 w n e / 1 0 0 / Mn o式中: Mn x 人炉湿氢氧化铝量， k g 八; W n H 氢氧化铝附着水质量分数， %。4进人 C 0 4的空气量M,k g / tM, =V , A / MA .式中: V k “ 一 一 每小时进人 C 0 4的标准状态下的空气 量, N. ,/ b ; P k 0 - 一 空气在标准状态下的密度， k g / Nm ,P k 0N , P . , , f- a ， P o 2半从O P2式中:N -认, H, O - 一 空气中氮气、 氧气和水的体积 分数， %; P rv , 0 ,P-, 0 - p H , o 0 一 空气中氮气、 氧气和水在标准 状态下的密度， k g / N -YS / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 5序 号符 号数 值电 收 尘 吹 灰 风 量M ,电 收 尘 返 灰 量M fi表 3 ( 续 ) 依据或算式从 =叭20 八0 邝么 。式中: V Ia 每小时标准状态下的吹灰风量， N. / h .M, -M 勺 M六 。式中: M, 一 一 每小时电收尘的返灰量, k g / h o燃油雾化蒸汽量注 : 本 项适 用 于 以燃 油为 燃 料 的 悬 浮焙 烧炉 。M ,M, =城 / m-式中: 城 每小时雾化蒸汽耗用量, k g / h ; MA o 成品氧化铝产量， t / h .S 0it- fi1a11 u0,a0E人1E M - 林 + 八 9十 0 义 + 五 1 , + 人 1 , + M, + 入 M ,M, =V , 0 酬/ 9, .式中: V , ，一 一 每小时出 P Ol的标准状态下的废气量， N . / h ; p o 出 P O 1废气在标准状态下的密度， k g / N m 川= 。 大 q :. 。 + 从. P , 。 + . 一 十 H , 0 P . , . ,式中: P I , p , , p - z o 0 废气中二氧化碳、 氮气和水 在标 准 状 态 下 的密 度， k g / N .勒一渤-ks/t一ks/t-竺一竺ks/tks/tM ,M = 1 0 0 0出一级旋风预热器的废 气 量出一级旋风预热器排放 灰 尘 量M ,M, 一入 f m I MA O式中: 从h 每小时出P O1 排放灰尘量, k g / h a丝合 计p M=E M- M +M, +M, 耐 十M, - F M, +4 M7 . 2 物料平衡表以及报告格式见表 4 0表 4 物料平衡表收人支出符 号项目数 值符 号项目数 值k g ,h%k g 八%M 1MeM,M,M,MsM燃 料 量干氢氧化铝量氢氧化铝附着水量进入 C 0 4的空气量电收尘吹灰风量电收尘返灰量燃油雾化蒸汽量M, 尹Ms 厂M, M成品氧化铝量出一级旋风预热器的废气量出一级旋风预热器排放窑灰量差 值EM合计1 0 0EM合计1 0 07 . 3 物 料平衡允许相对误差为1 5 Y.， 即: I I M / E MI X 1 0 0 -5 %,YS / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 58 热平衡计算以及报告格式81 热平衡计算表以及报告格式见表表 5 热平衡计算表序 号项目符 号单 位依 据 或 算 式数 值热 收 人1嫩料的燃烧热Q,k J 八Q , 二 Q o a M ,式中: Q o w -料的应用( 湿) 基低位发热量, k i / k gQ“M C . t ,式中: C . -燃料在。 -t , 间的平均比热， k J / ( k g 0C ) ; 一 燃料进 P 0 4前管道内温度， 2嫩料带人显热Q,龟二从 C A H t A x式中:C A H氢氧化铝在 。一t A H 间 的平均 比热， k 1 / ( k g) ; t A H -氢氧化铝人 A 02 前的温度， 3干 氢 氧 化 铝 带 人显 热Q3q二从 C H , t A H式中 : C H , o 水 在。 一 t A H 间 的 平 均比 热, k J / ( k g 0C ) .4氢氧化铝附着水带人 显 热Q,Q c 二M, / ( k 0 q t k 式 中:C , 空 气 在 。 t k 间 的 平 均 比 热，k J / ( N - ) ; 柑进入C 0 4空气的温度， 。5进人 C 04空气带人显 热Q,Q e 之M , / P k 0 C k t k 2式中: t k 2 电收尘吹灰风进C 02 前管道内温度， 6电收尘吹灰风带人显 热Q,Q , =M6 C k r t o式中: C 电收尘返回窑灰在。 -t x 间的平均比热, k 1 / ( k g ) ; t , 进C 0 2前管道内返回窑灰的温度， 。7返回窑灰带人显热Q了Q =M, h 式中: 厂 雾化蒸汽热熔, k J / k g .8雾化蒸汽带人的热Q 2EQ = Q 十 Q 2 +Q2 +Q + Q S + Q s + Q +q9合 计EQ热 支 出1成 品 氧化 铝 带 走显 热Qk J / tQ , , -从 C A . t n o式中: C A . 成品氧化铝在。 -tn o 间的平均比热， k J / ( k g ) ; t a o -成品氧化铝出C 04的温度， 。q =从 ( 1 一X -/ 1 0 0 ) / P ,. , C ,a R式中: X二一一P OI出口废气含湿量， %; C ,2 -P ol出口干废气在 。 - t , 间的平均比热， k J / ( k g) ; 界-P 01出口废气温度， ; P ,s -P O l出口干废气标准状态下的密度， k g / N .2出 P Ol干废气带走的 显 热Q IY S / T 1 1 9 . 8 -2 0 0 5表 5 ( 续)序 号项目符号单 位依 据 或 算 式数值3氢氧化铝结晶水及附着水蒸发吸热Q a ,k J 八Q , =( M a +从 叭x / 1 0 0 ) ( 1 0 0 - t -) C + 2 2 5 3 . 9 + 1 . 2 4 ( t ， 一1 0 0 ) C x z o /式中: Wa x 干氢氧化铝结晶水的质量分数， %; C x z o 水在 to ，一 1 0 0 间的平均 比热， k J / ( k g ) ; 2 2 5 3 . 9 水在 1 0 0 时的汽化潜热, k j / k g ; C2 水燕气在1 0 0 -t 间的平均比热 ， k J / ( N- ) 。Q , 一仁 ( 从+M , ) / p , 0 0 . 0 0 1 2 4 g x y o +( 0 . 1 1 2 H +0 . 0 1 2 4 W ) 从 + M, / 1 8 X 2 2 . 4 1 C x z o t式中: 9 H , 0 空 气中水分含量, g / N . ; H , W -燃料中氢和水的应用基质量分数， %; C z o 水蒸气在 。 - t 间的平均比热， k j / ( Nm ) ; t , 出P Ol 废气温度， ; 0 . 0 0 1 2 4 -1 克水汽在标准状态下所占体积， N - / g .4空气、 燃油中水份及燃 油 雾化 燕 汽带走 热Q , 5出 P Ol废气 中炉灰带 走 显 热Q IQ S =从b / Ma o C mt,式中: M, n 出P O1 废气每小时带走炉灰量， k g / h ; C ,n 出P O l 废气带走炉灰在 。 -t 间的平均比 热， k J / ( k g) ; t , 出P O 1 废气带走炉灰温度， 。2 Al ( OH) , = Y - A1 , 认 + 3 H2 0( 液 )A H = 1 9 . 2 X 4 . 1 8 6 8 k 1 / mo AI , O,2 Ai ( OH) , =a - Al , 认 十3 H, 0( 液)A H = 1 1 . 3 X 4 . 1 8 6 8 k J / mo 1A1 2 0,氨 =从 10 0 0 / ( 2 X7 8 ) ( 4 7 . 2 5 a / 1 0 0 +8 0 . 2 9 Y / 1 0 0 )式中: a 成品氧化铝中， A 1 2 认 的质量分数， 写; ，成品氧化铝中Y AI , O , 的质量分数， %; 7 8氢氧化铝的分子量， g / m o l o6反 应 吸 热Q s 7化学不完全燃烧热损 失Q , Q , =M / p ( 1 2 6 3 0 C O / 1 0 0 +1 0 7 9 0 H , / 1 0 0 +3 5 8 4 0 C H, / 1 0 0 )式中: 一口 , Hz , C H, -P Ol 出口废气( 湿废气) 中一氧化 碳、 氢气和甲烷体积分数， %; P , -P 01 出口废气( 湿废气) 在标准状 态下的密度， k g / N m ;1 2 6 3 0 , 1 0 7 9 0 , 3 5 8 4 0 一氧化碳、 氢气和甲烷的燃烧热， k J / N m oq 二E4.-F.协l n o式中q -焙烧炉第】 部分的平均表面热流, k J / ( m h ) ; F ; 焙烧炉第, 部分的散热面积， m ,8表面散热损失Q e Q=EQ 一( Q 1 +Q 2 +Q , +Q. +认 +Q , +q +Q